钢轨波磨讲座

1、钢轨不平顺波磨 （钢轨固定周期的不平顺） 波磨形式有很多种 不同的轨道结构类型都可能发生波磨 不同类型的波磨有相同的规律：波长=速度/频率 钢轨波磨的发生机理 1993年以及之后提出的一般钢轨波磨的机理仍然是成立的。 钢轨损伤机理 为什么荷载作用下的钢轨会发生形状变化？ l钢轨(塑性）流动，磨耗，相对离心力，塑性弯曲 l磨耗是最常见的损伤形式 -磨耗（切向力）*滑动力 l磨耗率在一些地下线路中非常高 -切向力取决于摩擦 -u=0.6，则T/N=0.6 -滑动发生条件苛刻的曲线地段：切向力和滑动力都很高，所以磨耗严重。 -在轴重较低的情况下，较高的切向力与轮轨正压力的比值也可以造成轨道的损伤。

2、固定波长机理 固定波长指沿着钢轨波磨的波长和发生位置是固定的。 固定波长机理中的固定波长是由固定频率决定的。 按损伤类型来分类比1993年提出的分类方法更为方便。 在近几年提出了一些新的固定波长机理。 -轨道结构是多样性的动态系统，在轨道系统中可能发生波磨，就像流 感一样，总是要采取措施，但是无法根除。在新的复杂应力状态下波 磨反复发生。（SLG 1990年提出) Pinned-Pinned共振波磨 图上所示的是TUB和Chalmers发生的固定波长的“pinned-pinned” 共 振波磨，这种是（铁路）主干线上发生的典型的波磨。 这种波磨也发生在地铁中。 1982年KLJ,RWG,SLG

3、提出“pinned-pinned”共振加剧了波磨，但不 是波磨产生的原因。 （轮对）二阶扭转共振（200-300HZ) 二阶扭转共振更多发生于地铁线路的波磨，也满足固定波长原理。 需要一些测试来确认二阶轮对扭转共振引发的波磨。 （轮对）二阶扭转共振：如“车辙”，发生在内轨 在波谷有磨耗碎屑并发生钢轨塑性流动。 -这种严重的波磨可能是“粘-滑”机理造成的。 扣件系统的共振（通常为400HZ左右) 任何低阻尼的铁垫板/轨枕/橡胶垫板共振 - （1993年Grassie Kalousek论文中提到）尽管支承块式轨道结构大量发 生此类问题，但不仅是支承块式轨道结构存在此类问题 扣件系统共振（北京地铁）

4、 l 打磨前和打磨 后（由钢轨打 磨器的RML 和RCA测量） l 可以观察到钢 轨波磨周期 P2力共振和一阶扭转共振：通常为40-100HZ P2共振：与簧下质量和轨道刚度有关 一阶扭转：车轮反生相反方向的扭转 上述中任一一种共振均可以造成波磨，当两种共振叠加时，问题有时 会变得更加严重 在钢轨接头处、焊缝处会加剧 长波长不平顺 当频率可与建筑物发生共振时，会引发地面振动的问题。 车轮不圆顺 措施：预防措施 1993年文献中提到的措施是比较中肯的。 提高钢轨的硬度来降低磨耗是有效的措施。 -德国德铁/VAE进行过测试 -哥本哈根S-Ban 弹性橡胶垫板不再像10年前那样被视为解决问题的万能药

5、 外轨采用润滑装置 -采用摩擦管理的办法，让内轨承担更多的荷载来降低外轨磨耗的措施 是有效的。 措施：摩擦控制 最大的优势：摩擦控制可以减轻任何损伤机理是磨耗类型的波磨（不 仅是粘滑机理） -不需要理解固定波长机理等原理，有良好的可实施性 -具体的设置位置是可确定的 -降低摩擦系数，降低T/N，降低表面损伤 措施：二阶扭转共振 （轮对上）增加动力吸振器可减轻共振 在美国的某项目中曾提议，但没有得到赞助 措施：提高转向性能 l提高转向性能 -钢轨曲线波磨的原因 两侧轮对的纵向蠕滑力不同； 通常外侧的轮对处于滑动状态，内侧轮对处于由外侧轮对滑动力驱动造 成的粘滑振动状态； 在小曲线半径上，驱动状态

6、和无驱动状态的纵向蠕滑力是不同的； 在大的曲线半径地段需要牵引力使外侧轮对发生滑动； 在所有的实例中，弹性转向架效果较好。 l增加欠超高使两侧轮对的切向力较平均，降低了最大切向力，降低波磨； l提高转向性能降低波磨发展的速率 措施：轨道结构形式 轨道结构出现共振响应，接触力的共振峰值是不希望看到的 ； 但是，（共振峰值）并不总是意味着发生波磨； 直到有确切的证据表明波磨在哪儿发生，哪儿没有发生，我的建议就 是避免出现共振。 北京地铁，上海地铁等发生的波磨就是与（轨道结构引起的共振）密 切相关的。 结论（一） 波磨理论包括“损伤机理”和“固定波长机理”，提供了解释波磨现 象的依据 磨耗是最常见的（钢轨）损伤（与短波波磨和噪音都密切相关） 固定波长机理是指（波磨）频率不变的现象 -50-100HZ是P2力共振（波磨） -450-1200HZ是PINNED-PINNED共振（波磨） -其余”固定波长机理“的波磨（频率）介于（上述）两者之间 结论（二） 现在已经提出和发